DE3824584C2 - - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf die Technik der Induktionsheizung und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Legieren eines Überzugs auf einen Gegenstand mit Induktionsheizverfahren.This invention relates to the art of Induction heating and in particular on a process and a device for alloying a coating an object with induction heating.
Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung eines beschichteten Stahlbandes mit selektiver Regelung der Überzugsdicke.The invention further relates to the application of the method for the production of a coated steel strip with selective Regulation of the coating thickness.
Die Erfindung ist besonders auf ein Verfahren, dessen Anwendung und eine Vorrichtung zum Auftragen eines Zinküberzugs auf ein Bandstahlprodukt anwendbar, das typischer weise bei der Herstellung von Autos angewendet wird. Es muß jedoch eingeschätzt werden, daß der Fachmann diese Erfindung leicht für die Verwendung in anderen Anwendungsgebieten anpassen kann, z.B. wenn andere Überzüge verwendet werden, um andere Arten von Ge genständen zu schützen.The invention is particularly directed to a method whose Application and device for applying a zinc coating applicable to a steel strip product, the more typical is used wisely in the manufacture of cars. However, it must be appreciated that those skilled in the art this invention easily for use in others Can adapt application areas, e.g. if others Coatings are used to make other types of Ge to protect objects.
Das Galvanisierverfahren oder das Überziehen von Eisen- oder Stahlprodukten mit rostbeständigem Zink ist allgemein bekannt. Die Wärmebehandlung nach dem Verzinken ist ebenfalls allgemein bekannt und schafft den Vorteil, daß ein Überzug hergestellt wird, der im Gegensatz zum im wesentlichen reinen Zinküberzug, der auf galvanisiertem Stahl vorgesehen ist, aus Legierungsphasen von Eisen-Zink zusammenge setzt ist. Ein nach dem Verzinken wärmebehandeltes Produkt weist gegenüber einem galvanisierten Produkt eine Anzahl von Vorteilen auf und kann insbesondere leichter punktgeschweißt werden und weist eine bes sere Anstreichbarkeit auf. Der nach dem Verzinken wärmebehandelte Stahl ist folglich für die Autoher stellungsindustrie wertvoller.The electroplating process or the coating of Iron or steel products with rust-resistant zinc is well known. The heat treatment after Galvanizing is also well known and creates the advantage that a coating is made in contrast to the essentially pure Zinc plating provided on galvanized steel is composed of alloy phases of iron-zinc sets is. One that has been heat-treated after galvanizing Product points towards a galvanized product a number of advantages and in particular can can be spot welded more easily and has a special paintability. The one after galvanizing heat treated steel is consequently for the autoher position industry more valuable.
Das Wärmebehandlungsverfahren nach dem Verzinken be steht im wesentlichen aus dem Eintauchen eines rei nen vorgewärmten Stahlbandes in ein flüssiges Zink bad. Wenn das Band aus dem Bad herauskommt, läuft es durch ein Überzugsregelsystem, wie ein Luftschaber, bzw. -abstreicher (nachfolgend als Luftabstreicher bezeichnet), der zur Regelung der Dicke des Überzugs verwendet wird. Das beschichtete Band wird dann in einem Ofen zur Wärmebehandlung nach dem Verzinken erneut erwärmt, um eine weitere intermetallische Diffusion zwischen dem Zink und dem Stahlsubstrat hervorzurufen. Der Ofen zur Wärmebehandlung nach dem Verzinken wird typischerweise durch Brennstoff be heizt, es ist jedoch auch bekannt, dieses Heizen durch Induktionsheizspulen elektrisch vorzunehmen. Nach dem Verlassen dieses Ofens kann das Band abküh len.The heat treatment process after galvanizing stands essentially from the immersion of a rei a preheated steel strip in a liquid zinc bath. When the tape comes out of the bathroom, it runs through a coating control system, like an air scraper, or scraper (hereinafter referred to as air scraper referred to) to regulate the thickness of the coating is used. The coated tape is then in an oven for heat treatment after galvanizing reheated to another intermetallic Diffusion between the zinc and the steel substrate to evoke. The furnace for heat treatment after Zinc plating is typically done with fuel heats, but it is also known this heating to be carried out electrically by induction heating coils. After leaving this oven, the belt can cool down len.
Es gibt zumindest zwei Arten von nach dem Verzinken wärmebehandelten Produkten: eine weist auf jeder Oberfläche des Bandes den gleichen Überzug auf, das andere wird als "AB-Produkt" bezeichnet und weist auf jeder Oberfläche ein unterschiedliches Überzugs gewicht auf, das durch Einstellung des Luftabstreichers geregelt wird. Bei einem AB-Produkt wird von einer Oberfläche im wesentlichen das ge samte freie Zink entfernt, während auf der anderen Oberfläche verschiedene Überzugsgewichte verbleiben.There are at least two types of after galvanizing heat-treated products: one points to each Surface of the tape on the same coating that another is referred to as an "AB product" a different coating on each surface weight on that by adjusting the Air scraper is regulated. For an AB product is essentially from a surface Remove all free zinc while on the other Different coating weights remain on the surface.
Ein besonderes mit der Industrie verbundenes Problem bei Wärmebehandlungsanlagen nach dem Verzinken, die Induktionsheizspulen anwenden, ein solches Verfahren ist z. B. aus der US-PS 30 58 840 bekannt, ist das Auftreten von Linien oder Streifen im beschichteten Stahlprodukt. A particular problem associated with industry in heat treatment plants after galvanizing, the Applying induction heating coils is one such procedure e.g. B. from US-PS 30 58 840, is the occurrence of lines or stripes in the coated steel product.
Diese im Endprodukt auftretenden Streifen sind typi scherweise parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes durch den Ofen. Das Auftreten dieser Streifen fällt mit einem akustischen Geräusch zusammen, sodaß diese Eigenschaft als "Geräuschstreifen" bezeichnet wurde. Diese Streifen sind tatsächlich der Beweis einer Re sonanzreaktion in diesem Band auf das Induktions heizfeld der Induktionsheizspulen. Es wurde experi mentell bestätigt, daß wenn sich die Temperatur des beschichteten Stahlbandes im Ofen erhöht, seine sich verändernden Eigenschaften zumindest etwa entlang der Länge der Heizzone die geeigneten Bedingungen für die Resonanzschwingung im Band erzeugen können. Diese Resonanzschwingung bewirkt die Bildung von Streifen im Erzeugnis. Diese Schwingung resultiert in uneinheitlicher Oberfläche im Endprodukt, wodurch es als Handelsprodukt hoher Qualität unakzeptabel wird.These streaks appearing in the end product are typical usually parallel to the direction of movement of the belt through the oven. The appearance of these stripes falls together with an acoustic noise so that this Property was referred to as a "noise streak". These stripes are actually proof of a re resonance response in this volume to induction heating field of induction heating coils. It became experi mentally confirmed that when the temperature of the coated steel strip in the furnace, its itself changing properties at least along the length of the heating zone the appropriate conditions can generate for the resonance vibration in the band. This resonance vibration causes the formation of Streaks in the product. This vibration results in a non-uniform surface in the end product, whereby it is unacceptable as a high quality commercial product becomes.
Das Wärmebehandlungsverfahren nach dem Verzinken er fordert eine exakte Regelung vieler Variablen, um ein befriedigendes Produkt herzustellen. Einige da von sind Temperatur, Geschwindigkeit und Spannung des Bandes, Temperatur und Zusammensetzung des Ba des, Regelung des Überzugs, Erwärmen und Abkühlen.The heat treatment process after galvanizing calls for exact regulation of many variables to produce a satisfactory product. Some there are temperature, speed and voltage of the tape, temperature and composition of the Ba of, regulation of the coating, heating and cooling.
Wenn die Erwärmung durch Induktionsheizverfahren durchgeführt wird, kommt eine zusätzliche Variable hinzu, die Betriebsfrequenz. Wenn auch die Induktionsheizung gegenüber der Heizung eine verbes serte Regelung liefert, verursacht sie leider auch das Problem der Geräuschstreifen. Eine bloße Abstim mung oder Einstellung der Betriebsfrequenz führte überraschenderweise nicht dazu, dieses Problem der Geräuschlinien zu vermeiden. Eine weitere Einstel lung der anderen Variablen führte überraschender weise ebenfalls nicht zur Beseitigung dieses Pro blems.If heating by induction heating there is an additional variable add the operating frequency. If that too Induction heating compared to heating a verbes Unfortunately, this regulation also causes it the problem of noise strips. A mere vote led or adjustment of the operating frequency Surprisingly, this does not cause the problem Avoid lines of noise. Another setting The other variables were more surprising also don't know how to get rid of this pro stupid.
Diese Geräuschstreifen wurden technisch so gekenn zeichnet, daß sie von einer Querbiegeresonanz im Stahlband resultieren. Dieser Begriff stammt von einer Schwingungsbiegung im Band quer zur Bewegungs richtung, die durch das Auftreten einer Resonanz schwingung im Band gebildet wird.These noise strips were so technically known records that it is from a transverse bending resonance in the Steel tape result. This term comes from a vibration bend in the band transverse to the movement direction caused by the appearance of a resonance vibration is formed in the band.
Da dieses Problem als Querbiegeresonanz im Band er kannt wurde, wurde festgestellt, daß die bloße Ein stellung der Betriebsfrequenz dieses Problem nicht vermeiden kann, da die sich kontinuierlich verän dernden Eigenschaften des Bandes durch die Heizzone die Bedingungen so einstellen kann, daß in gewisser Hinsicht die Resonanz erfüllt werden kann.Because this problem as transverse bending resonance in the band he was known, it was found that the mere Ein position of the operating frequency does not solve this problem can avoid, because they change continuously properties of the strip through the heating zone can set the conditions so that in certain Regards the resonance can be fulfilled.
Die vorliegende Erfindung betrachtet ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung, die die obengenannten Probleme und andere überwindet, um ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach in der Gestaltung ist, leicht auf eine Vielzahl von Verwendungszwecken bei einer Vielzahl von Gegenständen mit einer Vielzahl von Abmessungs eigenschaften anzupassen ist und die die Erzeugung von Geräuschstreifen im nach dem Verzinken wärmebe handelten Produkt ausschließt.The present invention contemplates a new and improved method and an apparatus that the overcomes problems above and others to a to create new method and device which is simple in design, easy on one Variety of uses for a variety of objects with a variety of dimensions properties to adapt and the generation of noise strips in the heat after galvanizing excludes traded product.
Nach der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, die zur Herstellung eines nach dem Verzinken wärmebehandelten AB-Produktes besonders geeignet sind, wie es bei der Herstellung von Autos angewendet wird. Dieses Ver fahren umfaßt eine Reihe von Schritten, der erste ist das Auftragen eines Überzugs auf einen Gegen stand, wie ein hergestelltes Stahlband. Typischer weise wird dieser Überzug aufgebracht, indem das Band durch ein geschmolzenes Bad geleitet wird, ob wohl andere Wege des Auftragens dieses Überzugs mög lich sind. Als zweites wird die Dicke dieses Über zugs mit einem Überzugsregelsystem selektiv geregelt. Ein solches System ist typischerweise ein Luftabstreicher, der die Dicke des Überzugs auf dem Band regelt. Als drittes wird das Band durch eine Induktionsheizspule geleitet, um den Überzug auf dem Band zu legieren. Als viertes wird die Betriebsfre quenz der Spule moduliert, um die Erzeugung einer Querbiegeresonanz im Band auszuschließen, indem die für die Induktionsheizspule angewendete Frequenz kontinuierlich geändert wird. Diese Modulation ist vorzugsweise eine Frequenzmodulation der Betriebs frequenz, die Betriebsfrequenz kann jedoch auch auf andere Weise moduliert werden, z.B. durch Phasenmodulation. Die Modulation der Betriebsfre quenz vermeidet die Querbiegeresonanz im Band und die damit verbundenen Geräuschlinien.According to the present invention, a method and created a device for manufacturing one heat treated after galvanizing AB products are particularly suitable, as is the case with Manufacturing of cars is applied. This ver driving involves a series of steps, the first is the application of a coating to a counter stood like a manufactured steel band. More typical wise this coating is applied by the Tape is passed through a molten bath whether other ways of applying this coating are possible are. Second, the thickness of this over selectively with a coating control system regulated. Such a system is typically one Air scraper, the thickness of the coating on the Band regulates. Third, the tape is replaced by a Induction heating coil passed to the coating on the Alloy band. The fourth is sequence of the coil is modulated to produce a Exclude transverse bending resonance in the band by the frequency used for the induction heating coil is continuously changed. This modulation is preferably a frequency modulation of the operation frequency, but the operating frequency can also be set to be modulated in other ways, e.g. by Phase modulation. The modulation of the fre quenz avoids the transverse bending resonance in the strip and the associated lines of noise.
Die Phasenmodulation kann innerhalb der Stromversorgung zu den Induktionsheizspulen elektronisch erzeugt werden. Diese Frequenzmodulation kann durchgeführt werden, indem variable Komponenten als Teil des mitschwingenden Lastkreises in wirksamer Verbindung zu den Heizspulen verwendet werden. The phase modulation can be within the power supply generated electronically to the induction heating coils will. This frequency modulation can be done adding variable components as part of the resonant Load circuit in effective connection to the heating coils be used.
Ein durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielter Vorteil ist ein mit Induktionsheizver fahren hergestelltes, verbessertes, nach dem Ver zinken wärmebehandeltes Produkt.One by applying the present invention The advantage achieved is one with induction heating drive manufactured, improved, after ver tine heat-treated product.
Ein weiterer aus der vorliegenden Erfindung erziel ter Vorteil ist ein nach dem Verzinken wärmebehan deltes Produkt, das ohne Geräuschlinien hergestellt wird.Another achieved from the present invention The advantage is a heat-treated after galvanizing delt product that is manufactured without noise lines becomes.
Die Erfindung besteht aus bestimmten Teilen und An ordnungen von Teilen und aus bestimmten Schritten und Anordnungen von Schritten, bevorzugte Ausfüh rungsformen werden nachfolgend detailliert beschrie ben und in den beigefügten Zeichnungen erläutert.The invention consists of certain parts and orders of parts and of certain steps and arrangements of steps, preferred embodiment forms are described in detail below ben and explained in the accompanying drawings.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:The attached drawings show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfin dungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahrens nach dem Verzinken und der erfindungsgemäßen Vor richtung und Fig. 1 is a schematic representation of the heat treatment method according to the invention after galvanizing and the device according to the invention and
Fig. 2 eine graphische Darstellung einer durch die Stromversorgung modulierten Betriebsfre quenz, wie sie bei der Heizspule eines Induktionsheizofens zur Wärmebehandlung nach dem Verzinken verwendet werden kann. Diese Modulation ist zur Verdeutlichung vergrößert. Fig. 2 is a graphical representation of a modulated operating frequency by the power supply, as can be used in the heating coil of an induction heating furnace for heat treatment after galvanizing. This modulation is enlarged for clarity.
Die Figuren, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, zeigen eine Vorrichtung 10 eines Wärmebehandlungssystems nach dem Verzinken, worin ein reines vorgewärmtes Stahlband 12 in ein Über zugsbad 14 getaucht wird, das im wesentlichen aus flüssigem Zink besteht. Dieses Band 12 wird durch eine Tülle 16 und um ein Führungsrad 18 in das Bad 14 eingeleitet. Nach dem Austritt aus dem Bad 14 wird das beschichtete Band zu einem Überzugsregel system 20 geleitet, das herkömmlicherweise einen Luftabstreicher umfaßt, um die Überzugsdicke auf dem Band selektiv zu regeln. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das aus dem Überzugsregelsystem 20 herauskommende Band ein AB-Produkt, bei dem der Überzug in Übereinstimmung mit herkömmlichen Galvanisierungsverfahren etwas mit dem Band legiert ist. Nach dem Austritt aus dem Überzugsregelsystem wird das Band durch einen Wärmebehandlungsofen 24 geleitet, um den Überzug mit dem Bandmaterial weiter zu legieren, als Ergebnis dieser zusätzlichen Zeit bleibt das Band bei erhöhter Temperatur.The figures, which show preferred embodiments of the invention, show a device 10 of a heat treatment system after galvanizing, in which a pure preheated steel strip 12 is immersed in a coating bath 14 , which essentially consists of liquid zinc. This band 12 is introduced into the bath 14 through a spout 16 and around a guide wheel 18 . After exiting bath 14 , the coated tape is passed to a coating control system 20 which conventionally includes an air scraper to selectively control the coating thickness on the tape. In a preferred embodiment, the tape coming out of the coating control system 20 is an AB product, in which the coating is somewhat alloyed with the tape in accordance with conventional electroplating techniques. After exiting the coating control system, the strip is passed through a heat treatment furnace 24 to further alloy the coating with the strip material, as a result of this additional time the strip remains at an elevated temperature.
Der Erfindungsgegenstand umfaßt einen Wärmebehand lungsofen nach dem Verzinken, der eine Vorrichtung einer Induktionsheizspule (nicht gezeigt) umfaßt. Diese Spulen und die Verfahren zu ihrem Betrieb sind in der Technik allgemein bekannt und müssen nicht erläutert werden. Es ist eine Besonderheit der Induktionsheizspule im Wärmebehandlungsofen, daß eine verbesserte Temperaturregelung im Band erhalten wird und folglich ein besser wärmebehandeltes Pro dukt nach dem Verzinken gebildet wird. The subject of the invention comprises a heat treatment after the galvanizing, which is a device an induction heating coil (not shown). These coils and the procedures for their operation are well known in the art and need not are explained. It is a peculiarity of the Induction heating coil in the heat treatment furnace that get an improved temperature control in the band and therefore a better heat-treated pro product is formed after galvanizing.
Die Induktionsheizspule umfaßt eine Wechselstrom quelle 26 und es ist eine Besonderheit der vorlie genden Erfindung, daß die Betriebsfrequenz des Stromversorgungssignals durch einen Modulator 28 moduliert wird. Die Verfahren zur Modulation eines Wechselstromsignals sind in der Technik allgemein bekannt. In der vorliegenden Erfindung wird die Frequenz- oder Phasenmodulation der für die Induktionsheizspule eingesetzten Spannung angewen det, um die Entstehung einer Querbiegeresonanz im Band zu vermeiden, wenn dieses Band nach dem Verzinken durch die Heizzone des Wärmebehandlungs ofens 24 geführt wird. Durch Modulation der Frequenz der für die Spule angewendeten Spannung stabilisie ren sich die Verfahrensbedingungen innerhalb der Heizzone nicht und im Band wird keine Resonanzreak tion hervorgerufen. Folglich wird das Problem der Geräuschlinien bei bisher bekannten Wärmebehand lungsöfen nach dem Verzinken vermieden.The induction heating coil comprises an alternating current source 26 and it is a special feature of the vorlie invention that the operating frequency of the power supply signal is modulated by a modulator 28 . The methods of modulating an AC signal are well known in the art. In the present invention, the frequency or phase modulation of the voltage used for the induction heating coil is used in order to avoid the occurrence of transverse bending resonance in the strip when this strip is passed through the heating zone of the heat treatment furnace 24 after the galvanizing. By modulating the frequency of the voltage applied to the coil, the process conditions within the heating zone are not stabilized and no resonance reaction is caused in the band. Consequently, the problem of noise lines in previously known heat treatment furnaces after galvanizing is avoided.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird vorzugsweise die Betriebsfrequenz des Stromversorgungssignals moduliert, indem die Betriebsfrequenz einer schmalbandigen Frequenzmodulation unterzogen wird. Die typische Betriebsfrequenz für den Wärmebehand lungsofen nach dem Verzinken beträgt 9 500 Hz (9500 s-1). Diese Modulationsart kann durch eine Schal tungseinrichtung vorgenommen werden, wie sie in Fig. 1 durch den Block 28 gezeigt ist, um einen Schwingungslastkreis zu schaffen. Typischerweise um fassen solche Komponenten variable Induktoren oder Kondensatoren. Solche variablen Komponenten können bei der Betriebsfrequenz leicht eine Frequenzmodu lation (± 0,75%) erzeugen. Alternativ kann die Frequenzmodulation innerhalb der Stromversorgung elektronisch erzeugt werden. Beide wurden erfolg reich geprüft. Beide Verfahren zur Modulation des Betriebssignals sind dem Fachmann allgemein bekannt und müssen folglich hier nicht detailliert beschrie ben werden. Ein weiteres Verfahren zur Modulation des Signals zu den Heizspulen ist die Phasenmodu lation, die vorzugsweise innerhalb der Stromversor gung elektronisch durchgeführt wird. Solche Verfah ren sind dem Fachmann ebenfalls allgemein bekannt. Z.B. sind detaillierte Schaltvorrichtungen zur Durchführung der Phasen- und Frequenzmodulation in Radio Amateur's Handbook, 36. Ausgabe (1959), Seiten 323-330 veröffentlicht.Referring to FIG. 2, the operating frequency of the power supply signal is preferably modulated by subjecting the operating frequency to narrowband frequency modulation. The typical operating frequency for the heat treatment furnace after galvanizing is 9,500 Hz (9500 s -1 ). This type of modulation can be carried out by a circuit device, as shown in FIG. 1 by block 28 , in order to create an oscillation load circuit. Such components typically include variable inductors or capacitors. Such variable components can easily produce a frequency modulation (± 0.75%) at the operating frequency. Alternatively, the frequency modulation can be generated electronically within the power supply. Both have been successfully tested. Both methods for modulating the operating signal are generally known to the person skilled in the art and consequently need not be described in detail here. Another method for modulating the signal to the heating coils is the phase modulation, which is preferably carried out electronically within the power supply. Such procedural ren are also well known to those skilled in the art. For example, detailed switching devices for performing phase and frequency modulation are published in Radio Amateur's Handbook, 36th Edition (1959), pages 323-330.
Claims (13)
- a) Leiten des Bandes durch ein geschmolzenes Metallbad und
- b) Erwärmen von Band und Überzug durch Magnetinduktion bei einer vorbestimmten Betriebsfrequenz,
- a) passing the tape through a molten metal bath and
- b) heating the strip and coating by magnetic induction at a predetermined operating frequency,
- a) eine Einrichtung (14), zum Auftragen des Überzuges auf das Stahlband (12),
- b) eine Einrichtung (20) zur Dickenregelung des Überzuges,
- c) eine Einrichtung (24) zum Erwärmen von Stahlband und Überzug mittels Magnetinduktion bei einer ausgewählten Betriebsfrequenz und
- d) eine Einrichtung (28) zur vorbestimmten Änderung der Betriebsfrequenz umfaßt.
- a) a device ( 14 ) for applying the coating to the steel strip ( 12 ),
- b) a device ( 20 ) for regulating the thickness of the coating,
- c) means ( 24 ) for heating steel strip and coating by means of magnetic induction at a selected operating frequency and
- d) comprises means ( 28 ) for predetermined change in the operating frequency.
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